实验三 亚硝酸盐氮的测定与分析
一、实验目的和要求
在生物脱氮工艺中，亚硝酸盐是生物亚硝化的重要产物，也是生物硝化的重要中间产物，一些生物脱氮新工艺常常通过控制亚硝化过程实现。
二、实验原理
在磷酸介质中，pH为1.8时，水样中的亚硝酸根离子与4-氨基苯磺酰胺（4-aminobenzenesulfonamide）反应生成重氮盐，它再与N-（1-萘基）-乙二胺二盐酸盐【N-（1-naphthyl-1，2-diaminoethane dihydrochlo-ride）】耦联生成红色染料，在540nm波长处测定吸光度，如果使用光程长为10mm的比色皿，亚硝酸盐氮的浓度在0.2mg/L以内，其呈色符合比尔定律。
三、适用范围
本方法适用于测定饮用水、地下水、地面水及废水中的亚硝酸盐氮。
1.测定上限
当试样取最大体积（50mL）时，用本方法可以测定亚硝酸盐氮浓度高达0.20mg/L。
2.最低检出浓度
采用光程长为10mm的比色皿，试样体积为50mL，以吸光度0.01单位所对应的浓度为最低检出浓度，此值为0.003mg/L。
采用光程长为30mm的比色皿，试样体积为50mL，最低检出浓度为0.001mg/L。
3.灵敏度
采用光程长为10mm的比色皿，试样体积为50mL，亚硝酸盐氮浓度cN＝0.20mg/L，给出的吸光度约为0.67单位。
4.干扰
当试样pH≥11时，可能遇到某种干扰。遇此情况，可向试样中加入酚酞溶液一滴，边搅拌边逐滴加入磷酸溶液，至红色刚消失。经此处理，则在加入显示剂后，体系pH为1.8±0.3，而不影响测定。
试样中如有颜色和悬浮物，可向每100mL试样中加入2mL氢氧化铝悬浮液，搅拌，静置，过滤，弃去25mL初滤液后，再取试样测定。
水样中氯氨、氯、硫代硫酸盐、聚磷酸钠和三价铁离子有明显干扰。
四、试剂
在测定过程中，除非另有说明，均是用符合国家标准或专业标准的分析纯试剂，实验用水均为无亚硝酸盐的二次蒸馏水。
（1）实验用水
采用下列方法之一进行制备。
高锰酸钾结晶少许加入1L蒸馏水中，使成红色，加氢氧化钡（或氢氧化钙）结晶至溶液呈碱性，使用硬质玻璃蒸馏器进行蒸馏，弃去最初的50mL馏出液，采集约700mL不含锰液的馏出液，待用。
于1L蒸馏水中加入硫酸1mL、硫酸锰溶液［每100mL水中含有36.4g硫酸锰（MnSO4·H2O）］0.2mL，滴加0.04%（体积分数）高锰酸钾溶液至成红色（约1～3mL），使用硬质玻璃蒸馏器进行蒸馏，弃去最初的50mL馏出液，采集约700mL不含锰液的馏出液，待用。
（2）磷酸
15mol/L，ρ＝1.70g/mL。
（3）硫酸
18mol/L，ρ＝1.84g/mL。
（4）磷酸
溶液（1.5mol/L）。溶液至少可稳定6个月。
（5）显色剂
500mL烧杯内置入250mL水和50mL磷酸，加入20.0g 4-氨基苯磺酸胺（NH2C6H4SO2NH2）。再将1.00g N-（1-萘基）-乙二胺二盐酸盐（C10H7NHC2H4NH2·2HCl）溶于上述溶液中，转移至500容量瓶中，用水稀至标线，摇匀。
此溶液储存于棕色试剂瓶中，保存在2～5℃，至少可稳定一个月。
［注］ 本试剂有毒性，避免与皮肤接触或吸入体内。
（6）亚硝酸盐氮标准储存溶液
cN＝250mg/L。
①储存溶液的配置。称取1.232g亚硝酸钠（NaNO2），溶于150mL水中，定量转移至1 000mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。
本溶液储存在棕色试剂瓶中，加入1mL氯仿，于2～5℃保存，至少稳定一个月。
②储存溶液的标定。在300mL具塞锥形瓶中，移入高锰酸钾标准溶液50.00mL、硫酸5mL，用50mL无分度吸管，使下端插入高锰酸钾溶液液面下，加入亚硝酸盐氮标准储存溶液50.00mL，轻轻摇匀，置水浴中加热至70～80℃，按每次10.00mL的量加入足够的草酸钠标准溶液，使高锰酸钾溶液褪色并使过量，记录草酸钠标准溶液用量V2，然后用高锰酸钾标准溶液滴定过量草酸钠至溶液呈微红色，记录高锰酸钾标准溶液用量V1。
再以50mL实验用水代替亚硝酸盐氮标准储存溶液，如上操作，用草酸钠标准溶液标定高锰酸钾溶液的浓度c1。
按式①计算高锰酸钾标准溶液浓度c1（1/5KMnO4mol/L）:
式中 V3——滴定实验用水时加入高锰酸钾标准溶液总量，mL；
V4——滴定实验用水时加入草酸钠标准溶液总量，mL；
0.050 0——草酸钠标准溶液浓度c（1/2Na2C2O4），mol/L。
按式②计算亚硝酸盐氮标准储存溶液的浓度cN（mg/L）:
式中 V1——滴定亚硝酸盐氮标准储存溶液加入高锰酸钾溶液总量，mL；
V2——滴定亚硝酸盐氮标准储存溶液加入草酸钠溶液总量，mL；
c1——经标定的高锰酸钾溶液的浓度，mol/L；
7.00——亚硝酸盐氮（1/2N）的摩尔质量；
50.00——亚硝酸盐标准溶液取液量，mL；
0.050 0——草酸钠标准溶液浓度c（1/2Na2C2O4），mol/L。
（7）亚硝酸盐氮中间标准液
cN＝50.0mg/L。
取亚硝酸盐氮标准储存溶液50.00mL置于250mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。
此溶液储存于棕色瓶中，在2～5℃保存，可稳定一星期。
（8）亚硝酸盐氮标准工作液
cN＝1.00mg/L。
取亚硝酸盐氮中间标准液（4.7）10.00mL于500mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。
此溶液使用时当天配置。
［注］ 亚硝酸盐氮中间标准液和标准工作液的浓度值，应采用标准溶液标定后的准确浓度的计算值。
（9）氢氧化铝悬浮液
溶解125g硫酸铝钾［KAl（SO4）2·12H2O］或硫酸铝铵［NH4Al（SO4）·12H2O］于1L一次蒸馏水中，加热至60℃，在不断搅拌下，徐徐加入55mL浓氢氧化铵，放置约1h后，移入1L量筒内，用一次蒸馏水反复洗涤沉淀，最后用实验用水洗涤沉淀，直至洗涤液中不含亚硝酸盐为止。澄清后，把上清液尽量全部清除，沉淀物最后加入100mL水。使用前应振荡摇匀。
（10）高锰酸钾标准溶液
c（1/5KMnO4）＝0.050mol/L。
溶解1.6g高锰酸钾（KMnO4）于1.2L水中（一次蒸馏水），煮沸0.5～1h，使体积减少到1L左右，放置过夜，用G-3号玻璃砂芯滤器过滤后，滤液储存于棕色试剂瓶中避光保存。
（11）草酸钠标准溶液
c（1/2Na2C2O4）＝0.050 0mol/L。
溶解经105℃烘干2h的优级纯水草酸钠（Na2C2O4）（3.350 0±0.000 4）g于750mL水中，定量转移至1 000mL容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。
（12）酚酞指示剂
c＝10g/L。
0.5g酚酞溶于95%（体积分数）乙醇50mL中。
五、仪器
所有玻璃容器都应用2mol/L盐酸仔细洗净，然后用水彻底冲洗。
常用实验室设备及分光光度计。
六、采样和样品
1.采样和样品保存
实验室样品应用玻璃瓶或聚乙烯瓶采集，并在采集后尽快分析，不要超过24小时。
若需短期保存（1～2天），可以在每升实验室样品中加入40mg氯化汞，并保存于2～5℃。
2.试样的制备
实验室样品含有悬浮物或带有颜色时，需按照三、适用范围中所述的方法制备试样。
七、实验步骤
1.试样
试样的最大体积为50.0mL，可测定亚硝酸盐氮的浓度高至0.20mg/L。浓度更高时，可先应用较少量的样品或将样品稀释后，再取样。
2.测定
用无分度吸管将选定体积的试样移至50mL比色管（或容量瓶）中，用水稀释至标线，加入显色剂1.0mL，密塞，摇匀，静置，此时pH应为1.8±0.3。
加入显色剂20min后、2h以内，在540nm的最大吸光度波长处，用光程长10mm的比色皿，以实验用水作参比，测量溶液吸光度。
［注］ 最初使用本方法时，应校正最大吸光度的波长，以后的测定均应用此波长。
3.空白实验
按第二步测定所述步骤进行空白实验，用50mL水代替试样。
4.色度校正
如果实验室样品经六、采样和样品的方法制备的试样还具有颜色时，按第二步测定所述方法，从试样中取相同体积的第二份试份，进行测定吸光度，只是不加显色剂，改加磷酸1.0mL。
5.校准
在一组六个50mL比色管（或容量瓶）内，分别加入亚硝酸盐氮标准工作液0mL、1.00mL、3.00mL、5.00mL、7.00mL和10.00mL，用水稀释至标线，然后按第二步测定叙述的步骤操作。
从测得的各溶液吸光度减去空白实验吸光度，得校正吸光度Ar，绘制以氮含量（μg）对校正吸光度的校准曲线，亦可按线性回归方程的方法，计算校准曲线方程。
八、结果表示
1.计算方法
试样溶液吸光度的校正值Ar按式③计算:
式中 As——试份溶液测得吸光度；
Ab——空白实验测得吸光度；
Ac——色度校正测得吸光度。
由校正吸光度Ar值，从校准曲线上查得（或由校准曲线方程计算）相应的亚硝酸盐氮的含量mN（μg）。
试样的亚硝酸盐氮浓度按式④计算:
式中 cN——亚硝酸盐氮浓度，mg/L；
mN——对应于校正吸光度Ar的亚硝酸盐氮含量，μg；
V——取试份体积，mL。
试样体积为50mL时，结果以3位小数表示。
2.精密度和准确度
（1）取平行双样测定结果的算术平均值为测定结果。
（2）23个实验室测定亚硝酸盐氮浓度为7.46×10-2mg/L的试样，重复性为1.1×10-3mg/L，再现性为3.7×10-3mg/L，加标百分回收率为96%～104%。
15个实验室测定亚硝酸盐氮浓度为6.19×10-2mg/L的试样，重复性为2.0×10-3mg/L，再现性为3.7×10-3mg/L，加标百分回收率为93%～103%。
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